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KR101273075B1 - 선택적 릴레이 기반의 협력 멀티캐스트를 이용한 통신 시스템 및 그 방법 - Google Patents

선택적 릴레이 기반의 협력 멀티캐스트를 이용한 통신 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR101273075B1
KR101273075B1 KR1020110101170A KR20110101170A KR101273075B1 KR 101273075 B1 KR101273075 B1 KR 101273075B1 KR 1020110101170 A KR1020110101170 A KR 1020110101170A KR 20110101170 A KR20110101170 A KR 20110101170A KR 101273075 B1 KR101273075 B1 KR 101273075B1
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KR
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KR1020110101170A
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최준균
이주형
임영미
장민석
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한국과학기술원
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Abstract

선택적 릴레이 기반의 협력 멀티캐스트를 이용한 통신 시스템 및 그 방법이 개시된다. 통신 시스템에서 복수의 노드로 데이터를 전송하는 기지국은 노드와의 채널 상태 정보를 수신하는 상태 수신부; 및 데이터를 멀티캐스트 방식으로 전송하되, 노드 중 채널 상태 정보가 임계치 이상인 제1 노드에 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함할 수 있다. 이때, 제1 노드에서는 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 제2 노드의 바운더리 안에 있는 경우 협력 통신을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 제2 노드로 전송할 수 있다.

Description

선택적 릴레이 기반의 협력 멀티캐스트를 이용한 통신 시스템 및 그 방법{COMMUNICATION SYSTEM USING COOPERATIVE MULTICAST BASED ON SELECTIVE RELAY AND METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 선택적 릴레이를 기반으로 한 협력 멀티캐스트 기법에 관한 것이다.
최근 협력 통신(cooperative communication)과 멀티캐스트(multicast)를 이용한 전송 방식은 통신 시스템의 공정성(fairness)과 처리량(throughput)에 대한 트레이드 오프(trade-off)를 보안하는 기법이라고 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 협력 통신과 멀티캐스트를 이용한 전송 방식은 기지국(101)이 멀티캐스트 그룹에서 채널 상태가 좋은 유저(102)에게 제1 구간(phase 1)에서 멀티캐스트로 모두 데이터를 전송하고 멀티캐스트 그룹 내에 있는 유저 중 데이터를 받지 못한 유저들(103)에게 제1 구간에서 데이터를 전송 받은 유저(102)가 제2 구간(phase 2)일 때 협력 통신을 이용해서 데이터를 전송할 수 있다.
한국공개특허 제10-2004-0076327호(공개일 2004년 09월 01일)에는 하향링크 프레임의 제1 자원을 이용하는 제1 구간에서 데이터를 받은 노드가 릴레이 역할을 하여 하향링크 프레임의 제2 자원을 이용하는 제2 구간에, 제1 구간에서 데이터를 받지 못한 노드에게 데이터를 전송하는 기법이 개시되어 있다.
그러나, 기존에 제안된 협력 멀티캐스트 기법은 제1 구간에서 데이터를 받은 모든 노드가 릴레이 역할을 하기 때문에 전송 전력(transmission power)이 그룹의 사용자 수에 비례하여 증가하는 문제가 있다.
본 명세서에서는 선택적인 릴레이 기법을 채택하여 에너지 측면에서 효율적인 협력 멀티캐스트 기법을 제안한다.
선택적 릴레이 기반의 협력 멀티캐스트 기법을 이용하여 전송 전력의 소모를 줄일 수 있는 통신 시스템 및 그 방법을 제공한다.
협력 멀티캐스트를 이용한 전송 시 제1 구간에서 데이터를 받지 못한 노드를 기준으로 바운더리 안에 있는 노드가 선택적으로 릴레이 역할을 하여 제2 구간에 데이터를 전송하는 통신 시스템 및 그 방법을 제공한다.
통신 시스템에서 기지국으로부터 데이터를 수신하는 노드는 기지국과의 채널 상태 정보가 임계치 이상인 경우, 기지국으로부터 하향링크 프레임의 제1 구간에 멀티캐스트(multicast) 방식으로 데이터를 수신하는 데이터 수신부; 및 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 주변 노드의 바운더리(boundary) 안에 있는 경우 협력 통신(cooperative communication)을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 수신하지 못한 주변 노드로 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 데이터 수신부는 기지국에서 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 전송되는 데이터에 대한 비컨 메시지(beacon message)를 수신할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 노드는 기지국으로부터 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 경우, 비컨 메시지를 이용하여 노드의 바운더리(boundary) 내에 있는 주변 노드로 데이터의 전송을 요청하는 데이터 요청부를 더 포함할 수 있다. 이때, 데이터 수신부는 바운더리 내에 있는 주변 노드로부터 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 수신할 수 있다.
통신 시스템에서 기지국으로부터 데이터를 수신하는 노드에서의 데이터 통신 방법은 기지국과의 채널 상태 정보가 임계치 이상인 경우, 기지국으로부터 하향링크 프레임의 제1 구간에 멀티캐스트 방식으로 데이터를 수신하는 단계; 및 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 주변 노드의 바운더리 안에 있는 경우 협력 통신을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 수신하지 못한 주변 노드로 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
통신 시스템에서 기지국으로부터 데이터를 수신하는 노드에서의 데이터 통신 방법은 하향링크 프레임의 제1 구간에 기지국으로부터 데이터를 수신하지 못한 경우, 노드의 바운더리 내에 있는 주변 노드로 데이터의 전송을 요청하는 단계; 및 주변 노드 중 제1 구간에 데이터를 수신한 노드로부터 협력 통신을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 데이터 통신 방법은 기지국에서 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 전송되는 데이터에 대한 비컨 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 데이터의 전송을 요청하는 단계는 비컨 메시지를 이용하여 주변 노드로 데이터의 전송을 요청할 수 있다.
통신 시스템에서 복수의 노드로 데이터를 전송하는 기지국은 노드와의 채널 상태 정보를 수신하는 상태 수신부; 및 데이터를 멀티캐스트 방식으로 전송하되, 노드 중 채널 상태 정보가 임계치 이상인 제1 노드에 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함할 수 있다. 이때, 제1 노드에서는 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 제2 노드의 바운더리 안에 있는 경우 협력 통신을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 제2 노드로 전송할 수 있다.
일 측면에 따르면, 데이터 전송부는 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 데이터에 대한 비컨 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 제2 노드에서는 비컨 메시지를 이용하여 제1 노드 중 제2 노드의 바운더리 내에 있는 노드로 데이터의 전송을 요청할 수 있다.
통신 시스템에서 복수의 노드로 데이터를 전송하는 기지국에서의 데이터 통신 방법은 노드와의 채널 상태 정보를 수신하는 단계; 및 데이터를 멀티캐스트 방식으로 전송하되, 노드 중 채널 상태 정보가 임계치 이상인 제1 노드에 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제1 노드에서는 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 제2 노드의 바운더리 안에 있는 경우 협력 통신을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 제2 노드로 전송할 수 있다.
협력 멀티캐스트를 이용한 전송 시 제1 구간에서 데이터를 받은 모든 노드가 릴레이 역할을 하는 것이 아니라, 제1 구간에서 데이터를 받지 못한 노드를 기준으로 바운더리 안에 있는 노드들이 선택적으로 릴레이 역할을 함으로써 불필요한 전송 전력의 소모를 최소화 할 수 있다.
도 1은 기존의 협력 멀티캐스트 전송 방식에 따른 데이터 전송 스케줄을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 선택적인 릴레이 기법을 기반으로 한 협력 멀티캐스트 전송 스케줄을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 선택적인 릴레이 기법을 적용한 협력 멀티캐스트 방식을 통해 데이터를 전송하는 기지국의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 이웃 노드의 상태를 기반으로 하여 릴레이 역할이 가능한 노드를 선택하고 노드 간의 협력 통신을 통해 데이터의 전송을 지원하는 노드의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국과 노드 간에 선택적인 릴레이 기법을 적용한 협력 멀티캐스트 방식을 통해 데이터를 송수신하는 데이터 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에서는 멀티캐스트 전송 방식에 협력 통신을 결합한 협력 멀티캐스트 전송 방식을 기반으로 기지국과 노드(node) 간에 데이터를 송수신하는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 통신 시스템 및 그 방법은 기지국에서 협력 멀티캐스트를 이용한 전송 방식을 통해 복수의 노드를 대상으로 데이터를 전송하는 통신 시스템에 적용될 수 있다.
본 명세서에서, 기지국은 네트워크와 네트워크, 또는 네트워크와 단말기, 또는 단말기와 단말기를 연결하는 통신 중계 시스템, 또는 통신 중계 시스템을 제어하는 상위 시스템을 의미할 수 있다. 여기서, 기지국이란 용어는 AP(access point), BS(base station), RAS(radio access station) 등 셀 커버리지를 갖는 모든 스테이션(station)을 의미할 수 있으며, AP는 물론, 와이브로 액세스 포인트(wibro access point), 중계기 등 다양한 형태의 무선 중계 장치를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다. 그리고, 노드라는 용어는 기지국에 가입된 서비스 이용자의 단말 장치로, 기지국으로부터 데이터를 수신하는 이동 단말(mobile terminal) 등의 SS(subscriber station)를 포괄할 수 있다. 이때, 노드는 셀 커버리지와 같이 일정 반경의 바운더리를 갖는 모든 무선 단말을 의미할 수 있다.
본 실시예에서의 통신 시스템은 기지국에서 선택적인 릴레이 기법을 기반으로 하여 협력 멀티캐스트 전송 방식을 통해 복수의 노드로 데이터를 전송할 수 있다. 협력 통신이란, 단일 안테나를 가진 두 개 이상의 무선 노드들이 상호 간에 자신의 자원을 공유함으로써 형성된 다중 경로를 통해 모든 유저들에게 데이터가 도달할 수 있도록 전송하는 방식을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 선택적인 릴레이 기법을 기반으로 한 협력 멀티캐스트 전송 스케줄을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에 따른 협력 멀티캐스트 기법은 IEEE 802.16 프로토콜에 따른 네트워크 구조를 가진다.
일실시예에 따른 통신 시스템에서의 하향링크(down link) 프레임은, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 구간(phase-1)과, 제2 구간(phase-2)으로 이루어지며, 제1 구간과 제2 구간 사이에 비컨 프레임(beacon frame)이 존재한다. 이때, 비컨 프레임에서는 제1 스테이지(stage 1)와 제2 스테이지(stage 2)로 구분될 수 있다.
일실시예에 따른 통신 시스템에서의 데이터 전송 스케줄을 설명하면, 먼저 기지국(201)에서 하향링크 프레임의 제1 구간에 채널 상태가 좋은 노드(202)를 대상으로 데이터를 전송한다. 이때, 기지국(201)이 비컨 프레임의 제1 스테이지 동안 해당 데이터에 대한 비컨 메시지를 모든 유저에게 전송한다. 비컨 메시지의 경우 데이터 양이 작기 때문에 채널 상태와는 상관없이 모든 노드에서 받을 수 있다. 비컨 메시지를 수신한 유저 중 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신한 노드(202)의 경우에는 비컨 메시지를 버리고, 채널 상태가 좋지 않아 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 노드(203)는 비컨 프레임의 제2 스테이지에 비컨 메시지를 받았다는 것을 주위의 노드에 브로드캐스팅(broadcasting) 하여 릴레이 역할의 MT(mobile terminal)가 될만한 유저를 찾는다. 이때, 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 노드(203)는 자신의 바운더리 안에 있는 유저를 MT로 선택하여 데이터의 전송을 요청한다. 이어, 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신한 노드(202) 중 MT로 선택된 유저는 데이터 전송을 요청한 유저에게 협력 통신을 이용하여 하향링크 프레임의 제2 구간에서 데이터를 전송할 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하여, 일실시예에 따른 통신 시스템에서 데이터를 전송하는 기지국과 기지국에서 데이터를 수신하는 노드의 내부 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 선택적인 릴레이 기법을 적용한 협력 멀티캐스트 방식을 통해 데이터를 전송하는 기지국의 내부 구성을 도시한 블록도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기지국(300)은 상태 수신부(310), 데이터 전송부(320)를 포함할 수 있다.
상태 수신부(310)는 기지국의 셀 커버리지 내에 있는 각각의 노드에 대한 채널 상태 정보(Channel State Information)를 확인하는 역할을 수행한다. 하나의 노드에서 다른 노드들로의 채널 상태 정보는 파일럿 또는 파일럿에 대한 피드백을 통해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 송신기는 송신기에서 각 수신기로의 채널에 대한 채널 상태 정보를 각 수신기로부터 피드백 받음으로써 얻을 수 있다. 즉, 상태 수신부(310)는 노드로부터 기지국에서 해당 노드로의 채널 상태 정보를 수신하여 각 노드 별로 채널 상태 정보를 확인할 수 있다.
데이터 전송부(320)는 멀티캐스트 방식으로 복수의 노드에 데이터를 전송하는 역할을 수행한다. 이때, 데이터 전송부(320)는 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드 중 채널 상태 정보가 임계치(SNRthreshold) 이상인 노드(이하, '제1 노드'라 칭함)를 대상으로 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 임계치는 미리 정해진 기준 값으로, 기지국과 노드 간 채널의 좋고 나쁨을 결정하는 경계가 되는 값을 의미한다. 이어, 데이터 전송부(320)는 하향링크 프레임의 제1 구간에 전송된 데이터에 대하여 하향링크 프레임 내 비컨 프레임 중 제1 스테이지 구간에 비컨 메시지를 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 전송한다. 이때, 데이터 전송부(320)는 제1 노드는 물론, 채널 상태 정보가 임계치 미만인 노드(이하, '제2 노드'라 칭함)에게도 비컨 메시지를 전송할 수 있다.
상기한 구성의 기지국(300)으로부터 비컨 메시지를 수신한 노드들 중 제1 노드의 경우 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신하였으므로 비컨 메시지를 버리게 되고, 반면 채널 상태가 좋지 않아 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 제2 노드는 제1 노드와의 협력 통신을 통해 제1 노드가 기지국으로부터 수신한 데이터를 공유할 수 있다.
협력 통신을 이용하여 기지국(300)으로부터 수신한 데이터를 공유하는 노드(제1 노드와 제2 노드)의 상세한 동작은 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 이웃 노드의 상태를 기반으로 하여 릴레이 역할이 가능한 노드를 선택하고 노드 간의 협력 통신을 통해 데이터의 전송을 지원하는 노드의 내부 구성을 도시한 블록도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 노드(400)는 상태 확인부(410), 데이터 수신부(420), 데이터 요청부(430), 데이터 전송(440)를 포함할 수 있다.
상태 확인부(410)는 기지국의 요청에 따라 해당 기지국과의 채널 상태 정보를 확인하는 역할을 수행한다. 다시 말해, 상태 확인부(410)는 기지국에서 전송하고자 하는 데이터를 수신하기 이전에 기지국과의 채널 상태 정보를 확인하여 해당 기지국으로 제공할 수 있다.
데이터 수신부(420)는 기지국과의 채널 상태 정보를 기준으로 기지국에서 전송하는 데이터를 수신하는 역할을 수행한다. 다시 말해, 데이터 수신부(420)는 기지국과의 채널 상태 정보가 임계치 이상으로 채널 상태가 좋은 경우 하향링크 프레임의 제1 구간에 기지국으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 데이터 수신부(420)는 기지국에서 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 하향링크 프레임 내 비컨 프레임의 제1 스테이지 구간에 전송되는 비컨 메시지를 수신할 수 있다. 이때, 데이터 수신부(420)는 하향링크 프레임의 제1 구간에 기지국으로부터 데이터를 수신한 경우 비컨 메시지를 삭제한다. 한편, 기지국과의 채널 상태 정보가 임계치 미만으로 채널 상태가 좋지 않은 경우에 데이터 수신부(420)에서는 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신할 수 없으므로 비컨 프레임의 제1 스테이지일 때 기지국으로부터 수신한 비컨 메시지를 유지한다.
데이터 요청부(430)는 데이터 수신부(420)에서 기지국으로부터 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 경우, 이웃 노드의 상태를 기반으로 릴레이 역할이 가능한 노드에 기지국에서 전송한 데이터의 공유를 요청할 수 있다. 다시 말해, 데이터 요청부(430)는 비컨 프레임의 제2 스테이지 동안 비컨 메시지를 자신의 바운더리 내에 있는 주위의 노드에 브로드캐스팅 하여 바운더리 내에 있는 노드 중 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 성공적으로 수신한 노드인 제1 노드를 릴레이 역할의 MT로 선택한 후 MT로 선택된 제1 노드로 해당 데이터의 전송을 요청할 수 있다. 이때, 데이터 수신부(420)는 MT로 선택된 제1 노드로부터 협력 통신을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 데이터를 수신할 수 있다. 따라서, 하향링크 프레임의 제1 구간에서 데이터 전송을 성공적으로 끝낸 유저가 모두 릴레이 역할을 하는 MT가 되는 것이 아니라, 기지국으로부터 데이터를 전송받지 못한 유저를 기준으로 바운더리 안에 있는 노드들이 MT로 선택됨으로써 기존 협력 멀티캐스트 기법과 유사한 처리량(throughput)을 유지하면서 불필요한 전송 전력 소모를 현저히 줄일 수 있다.
데이터 전송부(440)는 자신이 기지국으로부터 수신한 데이터를 협력 통신을 통해 주변 노드들과 공유하는 역할을 수행할 수 있다. 다시 말해, 데이터 전송부(440)는 자신의 노드가 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신한 상태에서 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 수신하지 못한 노드(즉, 제2 노드)의 요청이 있을 경우 협력 통신을 통해 하향링크 프레임의 제2 구간에 자신이 기지국에서 수신한 데이터를 제2 노드로 전송할 수 있다. 이때, 제1 노드는 하향링크 프레임의 제1 구간에 정상적으로 데이터 전송을 받고 제2 노드의 바운더리 안에 있는 것으로 판단됨에 따라 릴레이 역할을 하는 MT로 선택되므로 하향링크 프레임의 제1 구간에 기지국에서 수신한 데이터를 협력 통신으로 제2 노드로 전달할 수 있다. 기존의 협력 멀티캐스트 전송 방식은 하향링크 프레임의 제1 구간에서 데이터를 받은 모든 유저가 MT가 되어 하향링크 프레임의 제2 구간일 때 주위의 데이터 전송을 받지 못한 유저에게 전송을 해주었으나, 본 발명에 따른 협력 멀티캐스트 전송 방식에서는 하향링크 프레임의 제1 구간에서 데이터를 성공적으로 받고 아울러 이웃 노드의 바운더리 안에 있는 경우에만 MT로서 선택되고, 한편 하향링크 프레임의 제1 구간에서 데이터를 성공적으로 받았어도 주위에 협력 통신으로 데이터를 전송 받을 유저가 없을 경우에는 MT로 선택되지 않기 때문에 데이터 전송을 수행하지 않아도 된다.
따라서, 상기한 구성에 의하면 협력 통신이 가능한 노드들은 기지국으로부터 수신한 데이터를 상호 공유함으로써 하향링크 프레임의 제1 구간에 기지국에서 데이터를 받은 제1 노드 중 제2 노드의 바운더리 안에 있는 노드가 릴레이 역할을 하여 하향링크 프레임의 제2 구간에 제2 노드에게 데이터를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국과 노드 간에 선택적인 릴레이 기법을 적용한 협력 멀티캐스트 방식을 통해 데이터를 송수신하는 데이터 통신 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 데이터 통신 방법은 앞서 설명한 통신 시스템의 기지국(510)과 노드들(제1 노드(520)와 제2 노드(530))에 의해 각각의 단계가 수행될 수 있다.
먼저, 기지국(510)은 데이터를 노드들(520)(530)에게 전송하기에 앞서, 각 노드(520)(530)와의 채널 상태 정보를 확인할 수 있다. 이때, 기지국(510)은 셀 커버리지 내에 있는 노드들(520)(530)에게 채널 상태 정보를 요청하여 각 노드들(520)(530)로부터 기지국(510)에서 각 노드(520)(530)로의 채널 상태 정보를 수신할 수 있다.
이때, 기지국(510)은 하향링크 프레임의 제1 구간에 셀 커버리지 내에 있는 노드(520)(530) 중 채널 상태 정보가 임계치 이상인 제1 노드(520)에게 멀티캐스트 방식으로 데이터를 전송한다(501). 또한, 기지국(510)은 하향링크 프레임 내 비컨 프레임 중 제1 스테이지일 때 하향링크 프레임의 제1 구간에 전송한 데이터에 대한 비컨 메시지를 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 전송한다(502).
이에, 제1 노드(520)는 기지국(510)과의 채널 상태 정보가 임계치 이상으로 채널 상태가 좋은 유저에 해당되므로 하향링크 프레임의 제1 구간에 기지국(510)이 전송한 데이터를 수신할 수 있으며, 이후 비컨 프레임의 제1 스테이지에 기지국(510)으로부터 수신하게 되는 비컨 메시지를 삭제한다(503).
한편, 제2 노드(530)는 기지국(510)과의 채널 상태 정보가 임계치 미만으로 채널 상태가 좋지 않은 유저에 해당되고, 이후 비컨 프레임의 제1 스테이지에 기지국(510)으로부터 수신하게 되는 비컨 메시지를 유지한다. 그리고, 제2 노드(530)는 비컨 프레임의 제2 스테이지일 때 비컨 메시지를 자신의 바운더리 내에 있는 주위의 노드에 브로드캐스팅 하여 바운더리 내에 있는 노드 중 하향링크 프레임의 제1 구간에 데이터를 성공적으로 수신한 노드인 제1 노드(520)를 릴레이 역할의 MT로 선택하고 MT로 선택된 제1 노드(520)로 해당 데이터의 전송을 요청할 수 있다(504).
이때, 제1 노드(520)는 릴레이 역할을 하는 MT로 선택되어 제2 노드(530)의 요청에 따라 협력 통신을 이용하여 하향링크 프레임의 제2 구간에 자신이 기지국(510)에서 수신한 데이터를 제2 노드(530)로 전송한다(505).
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 협력 멀티캐스트를 이용한 전송 시 제1 구간에서 데이터를 받은 모든 노드가 릴레이 역할을 하는 것이 아니라, 제1 구간에서 데이터를 받지 못한 노드를 기준으로 바운더리 안에 있는 노드들이 선택적으로 릴레이 역할을 함으로써 불필요한 전송 전력의 소모를 줄일 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
300: 기지국
310: 상태 수신부
320: 데이터 전송부
400: 노드
410: 상태 확인부
420: 데이터 수신부
430: 데이터 요청부
440: 데이터 전송부

Claims (11)

  1. 통신 시스템에서 기지국으로부터 데이터를 수신하는 노드에 있어서,
    상기 기지국과의 채널 상태 정보가 임계치 이상인 경우, 상기 기지국으로부터 하향링크 프레임의 제1 구간에 멀티캐스트(multicast) 방식으로 상기 데이터를 수신하는 데이터 수신부; 및
    상기 제1 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 주변 노드의 바운더리(boundary) 안에 있는 경우 협력 통신(cooperative communication)을 통해 상기 하향링크 프레임의 제2 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 주변 노드로 상기 데이터를 전송하는 데이터 전송부
    를 포함하는 노드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수신부는,
    상기 기지국에서 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 전송되는 상기 데이터에 대한 비컨 메시지(beacon message)를 수신하는 것
    을 특징으로 하는 노드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 노드는,
    상기 기지국으로부터 상기 제1 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 경우, 상기 비컨 메시지를 이용하여 상기 노드의 바운더리 내에 있는 주변 노드로 상기 데이터의 전송을 요청하는 데이터 요청부
    를 더 포함하고,
    상기 데이터 수신부는,
    상기 노드의 바운더리 내에 있는 주변 노드로부터 상기 하향링크 프레임의 제2 구간에 상기 데이터를 수신하는 것
    을 특징으로 하는 노드.
  4. 통신 시스템에서 기지국으로부터 데이터를 수신하는 노드에서의 데이터 통신 방법에 있어서,
    상기 기지국과의 채널 상태 정보가 임계치 이상인 경우, 상기 기지국으로부터 하향링크 프레임의 제1 구간에 멀티캐스트 방식으로 상기 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 주변 노드의 바운더리 안에 있는 경우 협력 통신을 통해 상기 하향링크 프레임의 제2 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 주변 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 데이터 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기지국에서는 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 상기 데이터에 대한 비컨 메시지를 전송하고,
    상기 데이터를 수신하지 못한 주변 노드로 상기 데이터를 전송하는 단계는,
    상기 데이터를 수신하지 못한 주변 노드가 상기 비컨 메시지를 이용하여 상기 데이터의 전송을 요청하면, 상기 하향링크 프레임의 제2 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 주변 노드로 상기 데이터를 전송하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  6. 통신 시스템에서 기지국으로부터 데이터를 수신하는 노드에서의 데이터 통신 방법에 있어서,
    하향링크 프레임의 제1 구간에 상기 기지국으로부터 상기 데이터를 수신하지 못한 경우, 상기 노드의 바운더리 내에 있는 주변 노드로 상기 데이터의 전송을 요청하는 단계; 및
    상기 주변 노드 중 상기 제1 구간에 상기 데이터를 수신한 노드로부터 협력 통신을 통해 상기 하향링크 프레임의 제2 구간에 상기 데이터를 수신하는 단계
    를 포함하는 데이터 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 데이터 통신 방법은,
    상기 기지국에서 멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 전송되는 상기 데이터에 대한 비컨 메시지를 수신하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 데이터의 전송을 요청하는 단계는,
    상기 비컨 메시지를 이용하여 상기 주변 노드로 상기 데이터의 전송을 요청하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  8. 통신 시스템에서 복수의 노드로 데이터를 전송하는 기지국에 있어서,
    상기 노드와의 채널 상태 정보를 수신하는 상태 수신부; 및
    상기 데이터를 멀티캐스트 방식으로 전송하되, 상기 노드 중 상기 채널 상태 정보가 임계치 이상인 제1 노드에 하향링크 프레임의 제1 구간에 상기 데이터를 전송하는 데이터 전송부
    를 포함하고,
    상기 제1 노드에서는,
    상기 제1 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 제2 노드의 바운더리 안에 있는 경우 협력 통신을 통해 상기 하향링크 프레임의 제2 구간에 상기 데이터를 상기 제2 노드로 전송하는 것
    을 특징으로 하는 기지국.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 전송부는,
    멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 상기 데이터에 대한 비컨 메시지를 전송하고,
    상기 제2 노드에서는,
    상기 비컨 메시지를 이용하여 상기 제1 노드 중 상기 제2 노드의 바운더리 내에 있는 노드로 상기 데이터의 전송을 요청하는 것
    을 특징으로 하는 기지국.
  10. 통신 시스템에서 복수의 노드로 데이터를 전송하는 기지국에서의 데이터 통신 방법에 있어서,
    상기 노드와의 채널 상태 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 데이터를 멀티캐스트 방식으로 전송하되, 상기 노드 중 상기 채널 상태 정보가 임계치 이상인 제1 노드에 하향링크 프레임의 제1 구간에 상기 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 노드에서는,
    상기 제1 구간에 상기 데이터를 수신하지 못한 제2 노드의 바운더리 안에 있는 경우 협력 통신을 통해 상기 하향링크 프레임의 제2 구간에 상기 데이터를 상기 제2 노드로 전송하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 통신 방법은,
    멀티캐스트 그룹에 해당되는 모든 노드를 대상으로 상기 데이터에 대한 비컨 메시지를 전송하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제2 노드에서는,
    상기 비컨 메시지를 이용하여 상기 제1 노드 중 상기 제2 노드의 바운더리 내에 있는 노드로 상기 데이터의 전송을 요청하는 것
    을 특징으로 하는 데이터 통신 방법.
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